Сварка порошковой проволокой - Фрумин И.И.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 14. Зависимость степени диссоциации карбоната кальций от температуры при пропорциональном нагреве его в двойных смесях:
/ — СаСОз; 2 — СаС03—СаР2; 3 — СаСОз— ТЮ2; 4 — СаСОз—SiOa; 5 — СаСОз—А1203: 6 - СаСОз—NaaC03.
Рис. 15. Зависимость степени диссоциации карбоната кальция от температуры при пропорциональном нагреве смесей его с металлическими порошками:
/ — СаСОз; 2 —СаСОз—FeMn; 3 — СаСОз— Fe; 4 — СаСОз—FeTi; 5 — СаСОз—FeAl.
с другими минералами и металлами применительно к композициям сварочных материалов были получены с помощью комплексного термического анализа.
Добавление окислов, фторидов и металлических порошков, как показывают результаты исследований, приводит к смещению температурного интервала диссоциации карбонатов (рис. 14, 15). Добавление порошков железа и алюминия к карбонатам магния и кальция вызвало значительное смещение температурного интервала их диссоциации в область низких температур, что связано, прежде всего, с улучшением теплопроводности смеси и развитием экзотермических реакций окисления.
Карбонат натрия разлагается при относительно низких температурах при наличии в смеси веществ, способных связать образующуюся окись натрия, например, по схеме
Na2COs + Si02 -> Na2SiOs + С02. (11)
На рис. 16 приведены термограммы смесей карбоната натрия с двуокисью титана (при равных долях компонентов в смеси) и по рошком железа.
Наибольший температурный диапазон выделения углекислого газа наблюдается у смесей порошков, содержащих помимо карбоната магния или кальция также карбонат натрия и ошлаковывающую
примесь (рис. 17). В процессе нагрева такой смеси разлагаются оба карбоната, причем разложение происходит через промежуточные реакции образования легкоплавких эвтектик и двойных карбонатов CaNa2(C03)2 или MgNa2(C03)2.
При наличии шлакующей примеси карбонат разлагается. С кремнеземом он взаимодействует по схеме
я CaNa2 (С03)2 + 2Si02 -> CaSi03 -f + Na2Si03 + 2C02. (12)
50
ц 'V
i3- у -5
sfj 7^3
600 700
900 f°C
Рис. 16. Кривые термоанализа смесей карбоната натрия с двуокисью титана (а) и порошком железа (б):
/ — кривые ДТА; 2— кривые ТГА.
Рис. 17. Зависимость степени диссоциации карбоната от температуры (кривые ТГА) при пропорциональном нагреве многокомпонентных смесей с карбонатом кальция:
/ — СаСОз—CaF2—ТЮг; 2 — СаСОз—CaF2— А1203; 3 — СаСОз—CaFr—Si02; 4 — СаСОз— CaF2—AI2O3—ЫагСОз^ 5 — СаСОз—CaF2—
ТЮ2—ЫаэСОз.
Схема взаимодействия MgNa2(C03)2 с Si02 подобна. Протекание реакции (12) наблюдается при более низких температурах, чем реакции (11).
Появление жидкой фазы в результате плавления Na2C03, а также эвтектик и двойных солей в системах с участием карбоната натрия способствует энергичному протеканию процессов силиката-образования [501. Образование расплава в этих условиях может лимитировать отвод углекислого газа от реагирующих частиц карбоната.
Основными факторами, способствующими инициированию и ускорению диссоциации, являются: улучшение условий подвода тепла к частицам карбоната, снижение парциального давления углекислого газа вследствие окисления примесей, экзотермичность реакций окисления, взаимодействие компонентов смеси с продуктом диссоциации.
О влиянии давления углекислого газа на скорость разложения карбоната можно судить по данным, приведенным на рис. 18. Эти зависимости справедливы для условий, когда диссоциация
,2*
19
протекает путем продвижения фронта реакции в глубь исходной фазы.
Наличие примесей, как указывалось, изменяет кинетику диссоциации. Влияние оказывают не только твердые, но и газообразные
Рис. 18. Влияние парциального давления углекислого газа и температуры иа скорость диссоциации карбоната кальция [46]:
/ — <=800° С; 2 — <—850° С; 3 — <=900* С; 4 — <=.950° С.
Рис. 19. Влияние парциального давления водяного пара и температуры на скорость диссоциации карбоиата кальция:
1 — <=750° С; 2 — <=800° С; 3 — <=850° С.
продукты. Ускоряющее влияние на диссоциацию карбонатов могут оказывать пары воды. На рис. 19 приведены зависимости скорости разложения карбоната кальция от давления паров воды в атмосфере состава N2 + Н20 при различных температурах [46].
Количество твердой примеси оказывает влияние, подобное газообразному катализатору (см. рис. 16). Каталитическое влияние примесей, объясняется увеличением скорости образования устойчивых форм основных окислов.
С момента возникновения границы раздела между карбонатом и образовавшимся окислом процесс диссоциации приобретает авто-каталитический характер [40, 46]. Однако ускоряющее действие окисла тормозится вследствие затруднения подвода тепла к границе раздела карбоната с окислом, ухудшения условий диффузии, а также уменьшения поверхности раздела.
В присутствии примеси изменяется и характер выделения углекислого газа из частиц карбоната. Если углекислый газ вступает во взаимодействие с примесью, снижается его парциальное давление у поверхности. При наличии твердофазового взаимодействия примеси с продуктом диссоциации карбоната изменяются также условия диффузии углекислого газа через слой прореагировавшего окисла.
